010-58202838
滑动轴承存在冲击信号故障诊断案例
2009-12-08作者：苟新超；唐世应；赵小军
（江苏永钢集团有限公司设备处）
（江苏永钢集团有限公司设备处）
摘 要：通过现场耳听、手摸对滑动轴承做定性判断，再结合频谱仪、改变常规采样参数设置、采集各类振动信号对轴承故障做定量分析，提出维修建议，后经实践证明无误。
关键词：滑动轴承；冲击；故障诊断
一、概述
钢铁企业大型旋转设备较多，如制氧用离心式压缩机组、高炉用轴流式压缩机组、炼钢除尘用离心风机等等，这些设备都为滑动轴承支撑，如滑动轴承发生故障对机组安全运行将造成严重威胁，因此研究滑动轴承故障意义重大。滑动轴承的常见故障有：供油不良引起的轴承磨损或烧瓦、轴承内有异物引起的异常振动和冲击、因油温或油品异常等引起的油膜振荡或油膜涡动、轴承顶部间隙过大引起的振动等等，这些故障常通过监测转子位移信号和轴承座速度信号分析，因为其特征频率主要集中在低频（<1000Hz）。
在此介绍通过现场耳听、手摸对轴承做定性判断，再结合频谱仪、改变常规采样参数设置、采集振动信号对轴承故障做定量分析，诊断出故障所在的成功案例，供参考。
二、故障现象及处理
案例的诊断对象是炼钢一次除尘用离心风机机组，该机组由主电机、液力偶合器、风机等组成。风机主要参数：风量2000m3/min、压升28kPa、转速2890r/min（可调），电机功率1250kW。该机组为滑动轴承支撑，止推轴承布置在风机靠近联轴器侧，滑动轴承布置在风机自由端，为动压剖分式。
该机组从2006年安装至今，约3个月更换一次叶轮，并对叶轮和机壳清灰。2007年10月发现风机自由端轴承座有“哒哒哒”的异响，并伴有明显的、有节奏的手感振动，振动烈度1.5～3mm/s，未超标（＜6mm/s），认为尚无检修必要。
2008年6月17日使用速度传感器采集风机自由端轴承座振动信号，发现波形中有许多尖峰、毛刺，如图1所示。随即改用加速度传感器测试振动冲击信号，发现有明显的冲击脉冲，如图2所示。经上位机分析，速度传感器采集的振动信号峭度5.84，加速度传感器采集的振动信号峭度21.57，严重超标（理想状态峭度＜3）。振动烈度1.592mm/s，未超标。
关键词：滑动轴承；冲击；故障诊断
一、概述
钢铁企业大型旋转设备较多，如制氧用离心式压缩机组、高炉用轴流式压缩机组、炼钢除尘用离心风机等等，这些设备都为滑动轴承支撑，如滑动轴承发生故障对机组安全运行将造成严重威胁，因此研究滑动轴承故障意义重大。滑动轴承的常见故障有：供油不良引起的轴承磨损或烧瓦、轴承内有异物引起的异常振动和冲击、因油温或油品异常等引起的油膜振荡或油膜涡动、轴承顶部间隙过大引起的振动等等，这些故障常通过监测转子位移信号和轴承座速度信号分析，因为其特征频率主要集中在低频（<1000Hz）。
在此介绍通过现场耳听、手摸对轴承做定性判断，再结合频谱仪、改变常规采样参数设置、采集振动信号对轴承故障做定量分析，诊断出故障所在的成功案例，供参考。
二、故障现象及处理
案例的诊断对象是炼钢一次除尘用离心风机机组，该机组由主电机、液力偶合器、风机等组成。风机主要参数：风量2000m3/min、压升28kPa、转速2890r/min（可调），电机功率1250kW。该机组为滑动轴承支撑，止推轴承布置在风机靠近联轴器侧，滑动轴承布置在风机自由端，为动压剖分式。
该机组从2006年安装至今，约3个月更换一次叶轮，并对叶轮和机壳清灰。2007年10月发现风机自由端轴承座有“哒哒哒”的异响，并伴有明显的、有节奏的手感振动，振动烈度1.5～3mm/s，未超标（＜6mm/s），认为尚无检修必要。
2008年6月17日使用速度传感器采集风机自由端轴承座振动信号，发现波形中有许多尖峰、毛刺，如图1所示。随即改用加速度传感器测试振动冲击信号，发现有明显的冲击脉冲，如图2所示。经上位机分析，速度传感器采集的振动信号峭度5.84，加速度传感器采集的振动信号峭度21.57，严重超标（理想状态峭度＜3）。振动烈度1.592mm/s，未超标。
从信号概率密度曲线（图1和图2）看出速度信号有较大偏移量并很陡峭，已无正弦函数特征；加速度信号非常陡峭，说明峰值周围停留的时间很短，即有冲击脉冲。据此可定性判断轴承存在冲击故障，且已超出容忍范围。从图2测量每次冲击的时间间隔为0.0285s、35.09Hz，与转速频率一致，即每转一圈冲击一次，推断滑动轴承的冲击信号可能由于轴瓦松动或轴承内有异物产生。冲击信号的频率范围广，可能覆盖到轴承及机组某零部件的固有频率，引起共振，必须彻底消除，所以应对风机自由端滑动轴承拆检。
2008年6月18日风机叶轮定期下线保养，更换叶轮时拆检风机自由端滑动轴承，发现下瓦3块垫块固定螺丝严重松动，初步判断轴瓦垫块松动为冲击信号源。但试车时发现冲击信号特征依然存在，而且新叶轮安装后Z大振动烈度2.5mm/s左右，较以往变大，说明故障未排除且有恶化倾向。
滑动轴承的固定靠轴承压盖过盈量保证，过盈量不足会导致轴承径向、轴向相对移动，从而产生冲击。因此，决定再对风机自由端滑动轴承拆检，主要检查轴承压盖过盈量。
2008年7月11日对风机自由端轴承拆检，用压铅丝法测量轴承压盖过盈量，发现设计0.02～0.05mm的过盈量实际为近0.7mm的间隙，在轴承顶部垫块下垫0.7mm垫片。当日下午试车，机组Z大振动1.09mm/s，振动烈度恢复正常，冲击故障彻底消除，如图3、图4所示。比对图2与图4为检修前后加速度信号概率密度曲线，图4中概率密度曲线类似标准正态分布，曲线变得平缓，原陡峭现状消除。
连续观察1周，该机组运行正常，未发现冲击故障。使用上述检测、分析方法对其他风机点检，先后发现4台机组存在类似故障，同样方法处理后故障消除。
三、总结
（1）点检方法应注重传统“五感”与先进仪器相结合，传统方法适合定性判断，现代分析仪器适合定量分析，Z终结合二者综合判断。
（2）频谱仪的采样设置应根据测试对象、目的设定，加速度对冲击信号较为明显，当速度信号中有“毛刺”时应改变传感器类型。
（3）振动有三种表达方式位移、速度、加速度，要突破常规的测试惯例，不能只对滚动轴承、齿轮箱测量加速度，滑动轴承也要测量加速度。
（4）点检人员必须参与维修过程，及时制定修改检测方案，与维修人员共享点检信息。
2008年6月18日风机叶轮定期下线保养，更换叶轮时拆检风机自由端滑动轴承，发现下瓦3块垫块固定螺丝严重松动，初步判断轴瓦垫块松动为冲击信号源。但试车时发现冲击信号特征依然存在，而且新叶轮安装后Z大振动烈度2.5mm/s左右，较以往变大，说明故障未排除且有恶化倾向。
滑动轴承的固定靠轴承压盖过盈量保证，过盈量不足会导致轴承径向、轴向相对移动，从而产生冲击。因此，决定再对风机自由端滑动轴承拆检，主要检查轴承压盖过盈量。
2008年7月11日对风机自由端轴承拆检，用压铅丝法测量轴承压盖过盈量，发现设计0.02～0.05mm的过盈量实际为近0.7mm的间隙，在轴承顶部垫块下垫0.7mm垫片。当日下午试车，机组Z大振动1.09mm/s，振动烈度恢复正常，冲击故障彻底消除，如图3、图4所示。比对图2与图4为检修前后加速度信号概率密度曲线，图4中概率密度曲线类似标准正态分布，曲线变得平缓，原陡峭现状消除。
连续观察1周，该机组运行正常，未发现冲击故障。使用上述检测、分析方法对其他风机点检，先后发现4台机组存在类似故障，同样方法处理后故障消除。
三、总结
（1）点检方法应注重传统“五感”与先进仪器相结合，传统方法适合定性判断，现代分析仪器适合定量分析，Z终结合二者综合判断。
（2）频谱仪的采样设置应根据测试对象、目的设定，加速度对冲击信号较为明显，当速度信号中有“毛刺”时应改变传感器类型。
（3）振动有三种表达方式位移、速度、加速度，要突破常规的测试惯例，不能只对滚动轴承、齿轮箱测量加速度，滑动轴承也要测量加速度。
（4）点检人员必须参与维修过程，及时制定修改检测方案，与维修人员共享点检信息。